公布日：2023.12.22
申請(qǐng)日：2023.10.08
分類(lèi)號(hào)：C05G3/00(2020.01)I;C05F17/20(2020.01)I;C05F17/50(2020.01)I;C05G3/40(2020.01)I;C05G3/80(2020.01)I;C05G5/35(2020.01)I
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于生活污泥的有機(jī)肥及其制備方法，本發(fā)明的有機(jī)肥是將厭氧發(fā)酵菌劑與生活污泥混合均勻，添加有機(jī)廢棄物，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，再加入發(fā)酵輔料，接種高溫好氧菌劑，高溫好氧發(fā)酵，再破碎，烘干，得初產(chǎn)有機(jī)肥，將初產(chǎn)有機(jī)肥改性處理，即得有機(jī)肥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的有機(jī)肥通過(guò)將生活污泥與其他材料混合發(fā)酵，轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生活污泥的資源化利用，減少了對(duì)環(huán)境的污染，提高有機(jī)肥的穩(wěn)定性和可用性，具有較高的田間肥效和植株促生長(zhǎng)功效。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種基于生活污泥的有機(jī)肥的制備方法，其特征在于，制備方法如下：步驟1、將厭氧發(fā)酵菌劑與生活污泥混合均勻，得到物料A；步驟2、將物料A和有機(jī)廢棄物按照1：1～2的質(zhì)量比混合均勻后，溫度保持在35～40℃，物料含水量保持在40～50％，進(jìn)行厭氧發(fā)酵至發(fā)酵產(chǎn)物無(wú)臭味；步驟3、向厭氧發(fā)酵完成后的產(chǎn)物中加入占其總質(zhì)量15～25％的發(fā)酵輔料，得到混合物；將混合物的水分含量調(diào)節(jié)至35～45wt％，得到物料B；步驟4、向物料B中接種高溫好氧菌劑，并充分?jǐn)嚢杈鶆�，用鏟車(chē)將其送入堆料槽中建堆；向堆料槽內(nèi)強(qiáng)制通入熱風(fēng)使堆料快速升溫，并在通風(fēng)條件下使堆料溫度保持在55～65℃，保持5～10d，完成高溫好氧發(fā)酵；步驟5、將高溫好氧發(fā)酵完成后的物料破碎，烘干，得初產(chǎn)有機(jī)肥，將初產(chǎn)有機(jī)肥改性處理，即得有機(jī)肥。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于生活污泥的有機(jī)肥的制備方法，其特征在于，所述步驟1中的厭氧發(fā)酵菌劑由嗜酸乳酸菌和釀酒酵母菌按照數(shù)量比1∶0.4～0.8混合均勻后得到，活菌含量10～20億/mL。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于生活污泥的有機(jī)肥的制備方法，其特征在于，所述步驟1中的生活污泥為含水量為70～80wt％的城市生活污泥，所述厭氧發(fā)酵菌劑加入量為占生活污泥總體質(zhì)量的0.5～2％。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于生活污泥的有機(jī)肥的制備方法，其特征在于，所述步驟2中的有機(jī)廢棄物為小麥秸稈、秸渣、谷殼、動(dòng)物糞便中的至少一種。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于生活污泥的有機(jī)肥的制備方法，其特征在于，所述步驟3中的發(fā)酵輔料選自骨粉、豆粕粉、玉米芯粉中的至少一種。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于生活污泥的有機(jī)肥的制備方法，其特征在于，所述的高溫發(fā)酵菌劑由枯草芽孢桿菌、嗜熱側(cè)孢霉菌、釀酒酵母菌、黑曲霉按照數(shù)量比1：0.3～0.5：0.4～0.6：0.1～0.3混合均勻后得到，活菌含量18～22億/mL，所述高溫好氧菌劑加入量為占物料B總體質(zhì)量的0.3～0.8％。
7.如權(quán)利要求1所述的一種基于生活污泥的有機(jī)肥的制備方法，其特征在于，所述初產(chǎn)有機(jī)肥的改性處理方法如下，以重量份計(jì)：S1、將1～3份纖維素纖維加入到80～120份水中，100～500rpm攪拌1～3h，得到懸浮液，加入0.3～0.5g2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基和0.1～0.3g溴化鈉，100～500rpm攪拌4～6h，然后，用0.5～2mol/L氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH至9～11，然后，加入0.5～2份次氯酸鈉，收集纖維素纖維，用水洗滌，然后，將纖維素纖維加入到水中，研磨，得到原纖懸浮液，采用噴霧干燥，工藝參數(shù)設(shè)置為：進(jìn)風(fēng)溫度120～130℃，霧化壓力40～60mm，進(jìn)液速度20～30％，進(jìn)風(fēng)風(fēng)量90～100％，得到功能劑；S2、將1～3份步驟S1制備的功能劑、35～40份初產(chǎn)有機(jī)肥加入到50～70份水中，在25～35℃下100～500rpm攪拌10～30min，然后以10000～14000rpm均質(zhì)3～9min，得到均質(zhì)液，將均質(zhì)液采用噴霧干燥，工藝參數(shù)設(shè)置為：進(jìn)風(fēng)溫度170～190℃，霧化壓力50～60mm，進(jìn)液速度15～25％，進(jìn)風(fēng)風(fēng)量90～100％，得到預(yù)處理肥料；將15～25份填料、3～5份甘油、3～5份水、15～25份聚羥基丁酸酯和45～55份預(yù)處理肥料在120～130℃、50～70rpm處理8～12min，即得有機(jī)肥。
8.如權(quán)利要求7所述的一種基于生活污泥的有機(jī)肥的制備方法，其特征在于，所述填料為改性填料、云母粉、淀粉、蒙脫土中的至少一種。
9.如權(quán)利要求8所述的一種基于生活污泥的有機(jī)肥的制備方法，其特征在于，所述改性填料的制備方法如下，以重量份計(jì)：Z1、將8～12份硅酸鈉、0.5～2份氫氧化鈉、25～35份水混合100～600rpm攪拌5～20min，得到堿活化劑，然后將30～40份云母粉加入到堿活化劑中，500～1000rpm攪拌過(guò)夜，然后加入8～12份甘油、2～4份硼酸、8～12份20～35wt％過(guò)氧化氫水溶液、0.1～0.3份十五烷基磺酸鈉和0.2～0.4份偶氮二甲酰胺，得到的漿料；然后50～70℃干燥5～12h、粉碎、過(guò)50～300目篩，得到固體粉末，用80～120份0.2～0.5wt％磷酸氫鉀水溶液浸泡1～3h，過(guò)濾，得到云母基聚合物；Z2、將8～12份可溶性淀粉和40～60份聚乙烯醇加入到20～40份水中，在50～70℃下100～500rpm攪拌5～20min，得到膠體溶液，然后，在膠體溶液中加入8～12份云母基聚合物，得到改性填料。
10.一種基于生活污泥的有機(jī)肥，其特征在于，采用如權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的制備方法制備而成。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)中有機(jī)肥的田間肥效和植株促生長(zhǎng)功效較差的缺點(diǎn)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種田間肥效和植株促生長(zhǎng)功效較好的基于生活污泥的有機(jī)肥及其制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：
一種基于生活污泥的有機(jī)肥的制備方法如下：
步驟1、將厭氧發(fā)酵菌劑與生活污泥混合均勻，得到物料A；
步驟2、將物料A和有機(jī)廢棄物按照1：1～2的質(zhì)量比混合均勻后，溫度保持在35～40℃，物料含水量保持在40～50％，進(jìn)行厭氧發(fā)酵至發(fā)酵產(chǎn)物無(wú)臭味；
步驟3、向厭氧發(fā)酵完成后的產(chǎn)物中加入占其總質(zhì)量15～25％的發(fā)酵輔料，得到混合物；將混合物的水分含量調(diào)節(jié)至35～45wt％，得到物料B；
步驟4、向物料B中接種高溫好氧菌劑，并充分?jǐn)嚢杈鶆�，用鏟車(chē)將其送入堆料槽中建堆；向堆料槽內(nèi)強(qiáng)制通入熱風(fēng)使堆料快速升溫，并在通風(fēng)條件下使堆料溫度保持在55～65℃，保持5～10d，完成高溫好氧發(fā)酵；
步驟5、將高溫好氧發(fā)酵完成后的物料破碎，烘干，得初產(chǎn)有機(jī)肥，將初產(chǎn)有機(jī)肥改性處理，即得有機(jī)肥。
所述步驟1中的厭氧發(fā)酵菌劑由嗜酸乳酸菌和釀酒酵母菌按照數(shù)量比1∶0.4～0.8混合均勻后得到，活菌含量10～20億/mL。
所述步驟1中的生活污泥為含水量為70～80wt％的城市生活污泥，所述厭氧發(fā)酵菌劑加入量為占生活污泥總體質(zhì)量的0.5～2％。
所述步驟2中的有機(jī)廢棄物為小麥秸稈、秸渣、谷殼、動(dòng)物糞便中的至少一種。
所述步驟3中的發(fā)酵輔料選自骨粉、豆粕粉、玉米芯粉中的至少一種。
所述的高溫發(fā)酵菌劑由枯草芽孢桿菌、嗜熱側(cè)孢霉菌、釀酒酵母菌、黑曲霉按照數(shù)量比1：0.3～0.5：0.4～0.6：0.1～0.3混合均勻后得到，活菌含量18～22億/mL，所述高溫好氧菌劑加入量為占物料B總體質(zhì)量的0.3～0.8％。
所述初產(chǎn)有機(jī)肥的改性處理方法如下，以重量份計(jì)：
S1、將1～3份纖維素纖維加入到80～120份水中，100～500rpm攪拌1～3h，得到懸浮液，加入0.3～0.5g2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基和0.1～0.3g溴化鈉，100～500rpm攪拌4～6h，然后，用0.5～2mol/L氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH至9～11，然后，加入0.5～2份次氯酸鈉，收集纖維素纖維，用水洗滌，然后，將纖維素纖維加入到水中，研磨，得到原纖懸浮液，采用噴霧干燥，工藝參數(shù)設(shè)置為：進(jìn)風(fēng)溫度120～130℃，霧化壓力40～60mm，進(jìn)液速度20～30％，進(jìn)風(fēng)風(fēng)量90～100％，得到功能劑；
S2、將1～3份步驟S1制備的功能劑、35～40份初產(chǎn)有機(jī)肥加入到50～70份水中，在25～35℃下100～500rpm攪拌10～30min，然后以10000～14000rpm均質(zhì)3～9min，得到均質(zhì)液，將均質(zhì)液采用噴霧干燥，工藝參數(shù)設(shè)置為：進(jìn)風(fēng)溫度170～190℃，霧化壓力50～60mm，進(jìn)液速度15～25％，進(jìn)風(fēng)風(fēng)量90～100％，得到預(yù)處理肥料；將15～25份填料、3～5份甘油、3～5份水、15～25份聚羥基丁酸酯和45～55份預(yù)處理肥料在120～130℃、50～70rpm處理8～12min，即得有機(jī)肥。
所述填料為改性填料、云母粉、淀粉、蒙脫土中的至少一種。
所述改性填料的制備方法如下，以重量份計(jì)：
Z1、將8～12份硅酸鈉、0.5～2份氫氧化鈉、25～35份水混合100～600rpm攪拌5～20min，得到堿活化劑，然后將30～40份云母粉加入到堿活化劑中，500～1000rpm攪拌過(guò)夜，然后加入8～12份甘油、2～4份硼酸、8～12份20～35wt％過(guò)氧化氫水溶液、0.1～0.3份十五烷基磺酸鈉和0.2～0.4份偶氮二甲酰胺，得到的漿料；然后50～70℃干燥5～12h、粉碎、過(guò)50～300目篩，得到固體粉末，用80～120份0.2～0.5wt％磷酸氫鉀水溶液浸泡1～3h，過(guò)濾，得到云母基聚合物；
Z2、將8～12份可溶性淀粉和40～60份聚乙烯醇加入到20～40份水中，在50～70℃下100～500rpm攪拌5～20min，得到膠體溶液，然后，在膠體溶液中加入8～12份云母基聚合物，得到改性填料。
負(fù)載在功能劑上的初產(chǎn)有機(jī)肥量高于直接在纖維素表面的負(fù)載量，通過(guò)靜電結(jié)合到微膠囊表面，這種核殼結(jié)構(gòu)有助于有機(jī)肥最內(nèi)層的養(yǎng)分保留，并延遲其釋放到環(huán)境中。功能劑的官能化增加了其負(fù)電荷，增強(qiáng)了其與初產(chǎn)有機(jī)肥和改性填料的相互作用。與直接施用初產(chǎn)有機(jī)肥相比，有機(jī)肥的養(yǎng)分初期釋放減緩。主要在于初產(chǎn)有機(jī)肥和功能劑表面帶電位點(diǎn)之間的相互作用。改性填料影響了復(fù)合材料的均勻性，長(zhǎng)期釋放過(guò)程中，水通過(guò)孔隙滲透到有機(jī)肥中，包覆初產(chǎn)有機(jī)肥的外包材料生物降解促進(jìn)了基質(zhì)內(nèi)部養(yǎng)分的進(jìn)一步釋放，以減少肥料施用的浪費(fèi)。
所述改性填料的制備方法中首先，合成了多孔云母基聚合物。在這個(gè)過(guò)程中，云母粉在堿性溶液中被活化。云母粉中的Si-O-Si和Si-O-Al鍵斷裂并重組形成四面體，從而獲得了載肥多孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中，云母粉是被氫氧化鈉水溶液活化的，所以呈堿性，有影響土壤pH值的風(fēng)險(xiǎn)，因此，使用磷酸氫鉀水溶液浸泡固體粉末，使其中和土壤環(huán)境的pH值。將可溶性淀粉和聚乙烯醇在攪拌下混合成均勻的粘性液體，使初產(chǎn)有機(jī)肥被填埋并封裝在云母基聚合物的多孔中。從而獲得了以初產(chǎn)有機(jī)肥為基礎(chǔ)的有機(jī)肥，可溶性淀粉可以增加溶液的粘度。
改性填料是一種特殊的多孔結(jié)構(gòu)載體，保證了足夠的肥料負(fù)載，并為肥料提供了長(zhǎng)期的緩釋效果，另一方面，改性填料在釋放養(yǎng)分后，在土壤中可以緩慢降解，而改性填料仍然是一種環(huán)保、低成本的硅酸鹽多孔材料，不需要回收或再利用。而且改性填料吸水后變成柔軟的凝膠，具有彈性和膨脹性，土壤在脫水后會(huì)收縮，調(diào)節(jié)土壤濕度，并在周?chē)耐寥乐行纬煽锥�，從而使土壤松�?dòng)，為植物提供足夠的營(yíng)養(yǎng)、水分和透氣。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
1)本發(fā)明制備的有機(jī)肥通過(guò)資源化利用生活污泥，生活污泥是一種充分利用的廢棄物，通過(guò)本發(fā)明的方法，將生活污泥與其他材料混合發(fā)酵，可以將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生活污泥的資源化利用，減少了對(duì)環(huán)境的污染。
2)本發(fā)明循環(huán)利用農(nóng)業(yè)廢棄物，本發(fā)明中使用的秸稈作為混合材料之一，是農(nóng)業(yè)廢棄物的一種。通過(guò)將秸稈與生活污泥混合發(fā)酵，不僅可以有效處理農(nóng)業(yè)廢棄物，還能為有機(jī)肥的制備提供碳源和孔隙結(jié)構(gòu)，提高有機(jī)肥的質(zhì)量。
3)本發(fā)明綜合發(fā)酵提高肥料質(zhì)量，本發(fā)明采用了兩階段的發(fā)酵過(guò)程，包括厭氧發(fā)酵和高溫好氧發(fā)酵。這種綜合發(fā)酵過(guò)程可以充分分解有機(jī)物質(zhì)，去除臭味，提高肥料的穩(wěn)定性和可用性。
4)本發(fā)明采用改性處理提升肥料性能，通過(guò)對(duì)初產(chǎn)有機(jī)肥進(jìn)行改性處理，引入功能劑和改性填料，可以改善肥料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，增強(qiáng)肥料的保水性、肥效持久性和抗淋溶性，提高肥料的利用效率，具有較高的田間肥效和植株促生長(zhǎng)功效。
5)本發(fā)明制備的有機(jī)肥具有環(huán)境友好性，采用了生物發(fā)酵的方法，避免了化學(xué)合成肥料對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)，通過(guò)資源化利用生活污泥和農(nóng)業(yè)廢棄物，減少了對(duì)土壤和水源的污染風(fēng)險(xiǎn)。
（發(fā)明人：毛建生;毛加仁）
